51
Received: Maret 2020 Accepted: April 2020 Published: April 2020
Pengaruh Persentase Massa Pasir Terhadap Tegangan Tekan
(Compressive
Stress)
Pada
Grass Block
Lubang Lima Berbahan Sampah Plastik
Rolan Siregar*
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Darma Persada, Jakarta 13450
*corresponding author: rolansiregar@ft.unsada.ac.id
Abstract
The impact of piles of plastic waste on the environment is a very big problem in the Indonesia society such as water pollution, bad smell, and disturbed ecosystems. Processing plastic waste is a serious problem in Indonesia. This research will show a simple plastic waste processing but has a huge benefit, namely making grass blocks made from plastic waste. Grass block is a paving block that has a hole for grass growth which also functions to facilitate the absorption of rainwater into the ground. The grass block made is a five-hole grass block in the form that conforms to SNI standards. The specific purpose of this study was to determine the compressive stress of grass blocks made from plastic waste and the compressive stress of grass blocks made from a mixture of plastic waste with sand. This research method is experimental. Stages of the implementation of the research are made systematically starting from the study of literature, designing and manufacturing grass block printing machines, and ending is experimental compressive stress grass block. The results of this study indicate that the compressive stress of grass block made from full plastic waste is 18 MPa, and the maximum compressive stress of grass block made from a mixture of sand with plastic waste is 19.7 MPa where the percentage of sand is 12,5%. The amount of sand that exceeds 12,5% has a lower compressive stress. Based on the SNI standard the compressive stress of a paving block is at 9.8 MPa to 39.2 MPa. Then the test results show that the compressive stress of the grass block is within the SNI standard range. Therefore, this grass block development technology has an important role in reducing the adverse effects of plastic waste.
Keywords: plastic waste, grass block, waste processing, environmental pollution.
Abstrak
Dampak tumpukan sampah plastik terhadap lingkungan menjadi masalah yang sangat besar di tengah masyarakat Indonesia seperti pencemaran air, aroma udara yang tidak sejuk, dan ekosistem yang terganggu. Pengolahan sampah plastik menjadi masalah yang serius di Indonesia. Penelitian ini akan menampilkan pengolahan sampah plastik yang sederhana tetapi memiliki manfaat yang sangat besar, yaitu pembuatan grass block berbahan sampah plastik. Grass block adalah paving block yang memiliki lubang untuk pertumbahan rumput yang sekaligus berfungsi untuk memudahkan penyerapan air hujan kedalam tanah. Adapun grass block yang dibuat adalah grass block lubang lima dengan bentuk yang sesuai standar SNI. Tujuan khusus penelitian ini adalah untuk mengetahui tegangan tekan grass block berbahan sampah plastik beserta tegangan tekan grass block berbahan campuran sampah plastik dengan pasir. Metode penelitian ini adalah dengan cara eksperimental. Tahapan pelaksanaan penelitian dibuat secara sistematis yang dimulai dari studi literatur, perancangan dan pembuatan mesin cetak grass block, dan diakhiri dengan pengujian tekan
grass block. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa tegangan tekan grass block yang berbahan sampah plastik penuh adalah 18 MPa, dan tegangan tekan maksimum grass block berbahan campuran pasir dengan sampah plastik adalah 19,7 MPa di mana persentase pasir adalah 12,5 %. Jumlah pasir yang melebih 12,5 % memiliki tegangan tekan yang semakin rendah. Berdasarkan standar SNI tegangan tekan suatu paving block berada pada 9.8 s.d. 39.2 MPa. Maka hasil pengujian menunjukkan bahwa tegangan tekan grass block tersebut telah berada pada rentang standar SNI. Oleh karena itu teknologi pengembangan grass block ini memiliki peranan penting dalam mengurangi dampak buruk sampah plastik.
51 1. Pendahuluan
Timbunan sampah yang ada di Indonesia menjadi permasalahan nasional yang harus dituntaskan secara bersinergi. Di mana jumlah timbulan mencapai 65.200.000 per tahun pada tahun 2016 dengan jumlah penduduk sebanyak 261.115.456 orang [1]. Maka timbunan sampah dapat dipastikan akan terus bertambah seiring dengan pertumbuhan penduduk dan perubahan gaya konsumsi masyarakat. Penelitian ini mengambil bagian dalam pengolahan sampah
plastik menjadi produk grass block dengan nilai
ekonomi lebih tinggi. Mengingat besarnya dampak buruk yang ditimbulkan oleh berbagai sampah seperti plastik yang sulit terurai maka penelitian ini sangat bermanfaat dan harus terus dikembangkan sampai produk komersial. Grass block adalah tipe paving block yang memiliki lubang sebagai tempat tumbuhnya rumput sekaligus bagian penyerapan air hujan. Produk ini digunakan pada area lintasan untuk pengeresan permukaan jalan, menghindari timbulnya lumpur, sebagai estetika halaman rumah, dan kemudahan untuk dibersihkan [2][3].
Sejumlah penelitian terdahulu telah banyak yang membahas bagaimana membuat paving block berbahan sampah plastik. Artikel
[4] ini menampilkan pembuatan paving block
berbahan campuran plastik, pasir sungai, dan
zat pewarna (red oxide). Adapun tipe yang
dibuat adalah bentuk solid, karena paving block
ini mengandung plastik maka diperkirakan
daya penyerapan air paving block tipe solid
adalah sangat kecil sehingga kurang ramah lingkungan. Selanjutnya pada penelitian [5] membahas tentang daur ulang plastik dan fiber
kelapa sebagai penguat pada paving block.
Riset ini memiliki tujuan peningkatan kekuatan
tekan paving block namun bahan fiber sabuk
kelapa memiliki keterbatasan stock dan harga yang cukup mahal, sehingga komersialisasi produk akan lebih mahal juga, selain itu produk yang dibuat adalah tipe solid. Berbagai riset yang telah direview tentang pengolahan
sampah plastik menjadi paving block adalah
secara keseluruhan membuat tipe solid[6][7]. Pada kondisi tertentu seperti pada halaman
rumah yang bukan merupakan daerah jelajah
kendaraan bahwa tipe solid ini tidak ramah
lingkungan karena persentasi daya serap air hujan sangat kecil. Maka pada penelitian ini
ditampilkan pembuatan paving block tipe grass
lubang lima yang bisa digunakan untuk halaman pekarangan dan sekaligus estetika sebagai tempat tumbuhnya rumput beserta ruang serapan air hujan.
Grass block pada umumnya terbuat dari beton, namun pada riset ini ditampilkan sebuah
inovasi dimana grass block tersebut terbuat dari
sampah plastik sebagai bahan utama. Untuk
mencari mutu grass block yang lebih baik maka
dilakukan rekayasa dengan pencampuran leburan plastik dengan pasir. Jumlah pasir yang optimal yang dimasukkan dalam satu proses
pembuatan paving block merupakan bagian dari
permasalahan penelitian ini. Grass block yang
dicetak sesuai bentuk standar SNI dan pengujian tegangan tekan dilakukan di Laboratorium terstandar.
Secara umum penelitian ini dimaksudkan
untuk mengurangi dampak pencemaran
lingkungan akibat sampah plastik yang sulit terurai. Hal ini dicapai melalui proses
pembuatan mesin press grass block berbahan
campuran sampah plastik dengan pasir.
Peleburan plastik dilakukan dengan
memanfaatkan panas iron heater dan tungku gas. Tujuan khusus dalam penelitian ini adalah
mengetahui kekuatan tekan grass block dengan
bahan sepenuhnya sampah plastik, dan pengaruh persentasi campuran pasir dalam leburan plastik pada mesin cetakan terhadap
kekuatan tekan (compressive stress). Dengan
adanya penelitian ini diharapkan dapat
berkontribusi secara akademik dalam
pengembangan pengolahan sampah plastik di Indonesia.
2. Metoda Penelitian 2.1.Tahapan Pelaksanaan
Metode dalam penyelesaian masalah ini
adalah dengan analisis eksperimental.
Deskripsi pembuatan grass block dapat dilihat
52 Gambar 1. Deskripsi proses pembuatan grass block
Deskripsi proses pembuatan grass block
yang ditampilkan pada Gambar 1 dapat dijelaskan lebih rinci yaitu awal percobaan di mulai dari pengadaan plastik sampah yang telah dicacah untuk di daur ulang. Plastik yang tercacah ini ditimbang sesuai dengan ukuran yang telah diperhitungkan untuk setiap pengujian. Campuran plastik ini adalah pasir kering yang telah diayak. Perlakuan yang sama dilakukan yaitu dengan menimbang pasir sesuai dengan ukuran setiap kali percobaan. Adapun ukuran percobaan pertama adalah 4 kg plastik dicampur dengan 0 kg pasir, percobaan ke dua adalah 3,5 kg plastik dicampur dengan 0,5 kg pasir, percobaan ke tiga yaitu 3 kg plastik dicampur dengan 1 kg pasir, percobaan ke empat yaitu 2,5 kg plastik dicampur dengan 1,5 kg pasir, dan percobaan ke lima yaitu 2 kg plastik dicampur dengan 2 kg pasir, dan percobaan terakhir adalah 1,5 kg plastik dicampur dengan 2,5 kg pasir, maka dapat disimpulkan bahwa total massa setiap kali percobaan adalah 4 kg.
Setelah pencampuran dilakukan dengan rata maka proses selanjutnya adalah penuangan
ke cetakan grass block dan terakhir adalah
pemanasan dan sekaligus pemadatan dalam mesin yang telah dibuat. Lama waktu pemanasan dalam tungku sampai plastik meleleh sempurna adalah 40 menit dengan
besar temperature 200oC[8]. Adapun mesin
press yang telah dibuat adalah dalam skala prototipe. Harapan ke depan bahwa prototipe ini bisa dikembangkan menjadi mesin yang
komersial yang dapat memproduksi grass block
yang lebih bermutu. 2.2.Desain Pengujian
Mesin press grass block yang didesain
mengacu pada mesin yang pada umumnya digunakan dalam industri [9], namun dalam mesin ini ditambahkan elemen pemanas untuk meleburkan plastik. Adapun elemen pemanas
terdiri dari iron heater dan tungku api gas. Iron
heater ini memiliki diameter 8 mm dan daya 900 Watt, dan tungku gas yang relatif besar dengan kapasitas tekanan tinggi dan diameter 18 cm. Desain suatu mesin dibuat dalam bentuk CAD berbasis 3D untuk memudahkan revisi gambar supaya lebih optimal [10], [11].
Selain elemen heater dan tungku gas pemanas, elemen penyusun lainnya adalah tuas press untuk menekan plastik yang telah dicacah dalam cetakan sehingga lebih padat dan
menghindari gelembung udara dalam grass
block tersebut. Cerobong asap untuk
mengurangi tekanan dalam ruang pemanas mesin akibat tingginya temperature elemen
heater. Panel thermostat sebagai display
temperature terjadi dalam ruang mesin
sekaligus pengatur temperature yang
diinginkan dalam mesin tersebut. Elemen
cetakan merupakan cetakan grass block
berlubang lima yang dibuat sedemikian rupa dengan berpasangan yaitu cetakan atas dan cetakan bawah. Adapun spesifikasi cetakan dibuat untuk grass block ukuran panjang 40 cm
,lebar 40 cm, tinggi 8 cm. Model desain mesin
press ditampilkan dalam Gambar 2. Cacahan sampah
plastik
Pasir kering yang telah diayak
Penimbangan bahan plastik pada masing-masing percobaan: 4 kg; 3,5 kg; 3,0
kg; 2,5 kg; 2,0 kg, 1,5 kg
Penimbangan bahan pasir pada masing-masing percobaan: 0 kg; 0,5 kg; 1,0
kg; 1,5 kg; 2,0 kg, 2,5 kg
Bahan plastik dan pasir diaduk rata pada setiap percobaan
Bahan yang telah tercampur rata dimasukkan dalam cetakan
Cetakan dimasukkan dalam mesin press dan pemanasan dimulai sesuai dengan
53 Gambar 2. Desain mesin press grass block
Pabrikasi setiap elemen harus optimal supaya menjadi satu kesatuan mesin press yang bersinergi dalam menjalankan fungsi masing-masing.
Pengujian compressive stress dilakukan
dengan alat uji beton yang memiliki standar dan terkalibrasi yang ada di Unit Industri Bahan dan Barang Teknik, Dinas Perindustrian dan Energi DKI Jakarta. Sebagai model pengujian tegangan tekan dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Alat uji tegangan tekan; (a)- display alat uji, (b)- bagian utama alat uji.
Adapun cara pengujian dilakukan sesuai dengan SOP yang ada, seperti pada spesimen uji. Spesimen uji merupakan hasil pemotongan
grass block untuk menyesuaikan dengan
kapasitas elemen penekan. Untuk mendapatkan hasil uji yang optimal maka pada permukaan spesimen diberikan tepung gypsum supaya permukaan spesimen menjadi rata. Pengaruh pemberian gypsum ini sangat kecil sehingga besar tahanan gypsum dianggap mendekati nol. 3. Hasil Penelitian
3.1.Hasil cetakan grass block
Persentase jumlah pasir terhadap jumlah
plastik akan mempengaruhi kualitas grass
block tersebut. Besar komposisi masing-masing bahan pada setiap percobaan akan mendapatkan hasil kekuatan tekan yang berbeda-beda. Besar perbedaan tersebut hanya bisa diketahui setelah pengujian selesai dilakukan. Adapun jumlah
percobaan pembuatan grass block sebanyak
enam unit. Pada Tabel 1 berikut ditampilkan
54
Tabel 1. Bentuk grass block lubang lima berbahan campuran plastik dengan pasir
Item 1 2 3 4 5 6 Massa Plastik, kg 4 3,5 3 2,5 2 1,5 Massa pasir, kg 0(0%) 0,5 (12,5%) 1 (25%) 1,5 (37,5 %) 2 (50%) 2,5 (62,5 %) foto
Dari Tabel 1 dapat dijelaskan bahwa pengujian nomor satu adalah bahan plastik sepenuhnya dengan total massa 4 kg, secara visual hasil cetakan ini relatif padat. Pengujian nomor 2 dilakukan dengan penambahan pasir 0,5 kg (12,5%) sehingga massa plastik 3,5 kg, di mana hasil cetakan terlihat padat dan padu antara pasir dengan plastik. Pengujian nomor 3 yaitu dengan penambahan pasir 1 kg (25%) sehingga massa plastik 3,0 kg, sama halnya dengan nomor dua di mana hasil cetakan terlihat padat dan pasir dengan leburan plastik adalah padu. Pengujian nomor 4 dengan komposisi pasir 1,5 kg (37,5%), plastik 2,5 kg, hasil cetakan padat dan terlihat pasir sudah mulai muncul dalam permukaan yang tidak
lengket. Pencetakan grass block nomor 5
dengan komposisi pasir 2 kg (50%), plastik 2,0 kg, secara visual hasil ini sudah keropos karena pasir banyak yang tidak terikat dengan lelehan plastik, untuk uji laboratorium tegangan tekan pada spesimen ini tidak memungkinkan lagi. Pengujian nomor 6 dengan komposisi pasir 2,5 kg (62,25%), plastik 1,5 kg, hasil pengujian ini menampilkan bahwa pasir dengan plastik sudah tidak bisa padu, karena komposisi pasir telah terlalu banyak sehingga lelehan plastik tidak sanggup mengikatnya.
3.2.Tegangan Tekan (Compressive Stress)
Pengujian tegangan tekan dilakukan
untuk mengetahui performa paving block
berbahan sampah plastik, untuk menjadi
pertimbangan kelayakan produk [12].
Pengujian tekan dilakukan pada sepesimen yang secara kualitatif padat dan kuat yaitu spesimen hasil pencetakan nomor 1 s.d. 4, karena spesimen nomor 5 tidak memungkinkan lagi diuji laboratorium karena terlihat rapuh dan keropos. Spesimen nomor 6 tidak terbentuk
menjadi grass block karena pasir dengan
leburan plastik tidak menyatu sehingga
otomatis tidak dilakukan pengujian
compressive stress. Spesimen uji nomor 1 (pasir 0 %) diperoleh tegangan tekan sebesar 18,0 MPa), spesimen nomor 2 (pasir 12,5 %) diperoleh tegangan tekan sebesar 19,7 MPa, spesimen nomor 3 (pasir 25 %) diperoleh tegangan tekan sebesar 17,2 MPa, dan spesimen nomor 4 (pasir 37,5%) diperoleh tegangan tekan sebesar 9,9 MPa. Untuk melihat perbandingan tegangan tekan maka lebih mudah dilihat dalam bentuk grafik. Pada Gambar 4 ditampilkan hasil uji laboratorium compressive stress pada spesimen 1 s.d. 4 tersebut.
54 Gambar 4. Grafik tegangan dengan persentase pasir
Dapat dijelaskan bahwa tegangan tekan grass block maksimum pada komposisi pasir 12,5 % yaitu 19,7 MPa. Hal ini bisa terjadi karena pasir dalam leburan plastik dengan jumlah yang ideal dapat mengurangi cacat
gelembung udara dalam grass block, sehingga
spesimen ini lebih padat dan lebih kuat. Akan
tetapi kekuatan tekan grass block dengan
komposisi pasir yang melebihi ideal akan
mengurangi tegangan tekan (compressive
stress) spesimen tersebut. Tegangan tekan
suatu paving block berdasarkan SNI adalah
sekitar 9,8 s.d. 39,2 MPa, semakin tinggi nilai tegangan tekan maka mutu produk semakin
tinggi. Tegangan tekan spesimen grass block
yang dihasilkan dalam riset ini adalah 19,7 MPa sehingga sudah termasuk dalam standar SNI dengan kualitas menengah.
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan beberapa hal yaitu tegangan tekan (compressive stress) pada grass block berbahan plastik yang sepenuhnya adalah 18 MPa,
sedangkan tegangan maksimum grass block
berbahan campuran pasir dengan leburan plastik adalah 19,7 MPa dengan komposisi pasir 12,5%. Tegangan tekan pada komposisi pasir yang melebih 12,5 % adalah semakin
menurun, bahkan pada persentase pasir sebesar 50 % dan 62,5 % tidak dilakukan uji tegangan tekan lagi karena bentuk secara kualitatif sangat rapuh dan keropos. Maka dengan komposisi pasir dan leburan plastik yang ideal akan
menghasilkan tegangan tekan grass block yang
lebih tinggi, bentuk yang lebih padat, dan permukaan yang lebih rata.
5. Daftar Pustaka
[1] P. A. Safitri, W. S. Purba, and M. Zulkifli, Statistik Lingkungan Hidup Indonesia 2018: Pengelolaan Sampah di Indonesia. Jakarta: Badan Pusat Statistik, 2018.
[2] B. Kaviya, “A study on compressive strength of paving blocks prepared with stone crusher dust and flyash,” J. Chem. Pharm. Sci., vol. 9, no. 2, pp. E125–E129, 2016.
[3] G. Navya and J. V. Rao, “Experimental Investigation on Properties Concrete Paver Block with the Inclusion of Natural Fibers,” J. Eng. Res. Appl. www.ijera.com, vol. 4, no. 8, pp. 34–38, 2014.
[4] D. Sellakutty, D. A, and K. K, “Utilisation of Waste Plastic in Manufacturing of Bricks and Paver Blocks,” Int. J. Appl. Eng. Res., vol. 11, no. 3, pp. 364–368, 2016.
[5] M. Achitra, R. A. Rajasree, R. V. Pandit, and V. Saranya, “Recycled Plastic and Coconut Fibre used in Concrete Paver Block,” Int. J. Eng. Sci. Comput., vol. 8, no. 4, pp. 16827– 16830, 2018.
[6] A. Kumi-Larbi, D. Yunana, P. Kamsouloum, M. Webster, D. C. Wilson, and C. Cheeseman, “Recycling waste plastics in developing countries: Use of low-density polyethylene water sachets to form plastic bonded sand blocks,” Waste Manag., vol. 80, pp. 112–118, 2018.
[7] J. Ghuge, S. Surale, B. M. Patil, and S. B. Bhutekar, “Utilization of Waste Plastic in Manufacturing of Paver Blocks,” Int. Res. J. Eng. Technol., vol. 06, no. 04, pp. 1967– 1970, 2019. 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 C o m p re ss iv e st re ss , [M P a] Komposisi pasir, [%] Tegangan maks = 19,7 MPa pada 12, 5 % pasir
55 [8] R. Siregar, “Korelasi Besar Temperatur
Pemanasan Cetakan terhadap Kualitas Hasil Press Paving Block Berbahan Dasar Sampah Plastik,” FLYWHEEL J. Tek. Mesin Untirta, vol. V, no. 1, pp. 41–45, 2019.
[9] N. B. Sriyanto, S. Ariyono, H. Saptono, and A. Pendahuluan, “Rancang Bangun Mesin Pencetak Paving Block Dengan Sistem Vibrator Untuk Meningkatkan,” DIANMAS, vol. 3, no. 1, pp. 53–58, 2014.
[10] R. Siregar, F. Zainuri, and M. Adhitya, “Design a New Generation of Synchromesh Mechanism to Optimization Manual Transmission’s Electric Vehicle,” in Proceeding of the 15th International Conference on QIR (Quality in Research) ISSN, 2017, vol. 1411, p. 1284.
[11] R. Siregar, M. Bur, and S. Huda, “Perkiraan Kekuatan Struktur Mekanik Side Scraper dengan Metode Elemen Hingga Beserta Rekomendasi Material Pengganti Elemen Kritis,” ROTASI, vol. 21, no. 4, pp. 251–257, 2019.
[12] M. Ali Ahmed and B. Singhi, “Overview on structural behaviour of concrete block pavement,” Int. J. Sci. Eng. Res., vol. 4, no. 7, pp. 782–789, 2013.
